文档介绍：高功率全固态连续可调谐蓝光激光器的研究进展
王守鹏
北京工业大学应用数理学院 000611 班
指导教师:王丽
摘要综述了当前国内外高功率全固态连续可调谐蓝光激光器的研究进展,包括半导体材料直接发
射蓝光、直接倍频半导体激光器发射蓝光、全固态蓝光激光器等,同时也指出蓝光激光器所面临的
问题。
关键词蓝光激光器,连续可调谐,全固态
一、引言
全固态蓝光是继绿光之后的一种崭新的可见激光光源。全固态激光器由于具有效率高、维护简
单、体积小、使用方便等优点而成为原有高功率蓝光激光器的替代产品。在彩色激光显示、高密度
激光存储、激光医疗、材料分析、环境检测、微细加工、广告娱乐等国民经济和国防建设中的许多
领域有重要应用。研制并开发高功率蓝光激光器不仅有重要的理论意义,而且可以创造很大的社会
效益和经济效益。
获得蓝光的方法可以总结为以下几种:1) 半导体材料直接发射蓝光,2)直接倍频半导体激光得
到蓝光,3)半导体激光泵浦的全固态蓝光激光器。直接发射蓝光的半导体激光器,具有结构简单、使
用方便、电-光转换效率高等优点。但由于半导体材料本身的缺陷难于克服,使得蓝色激光二极管
的发展相对缓慢,与实用化之间还有一段距离。直接倍频LD获得蓝色激光,能够实现高的光-光转
换效率,但关键要改善LD光束质量、压缩其发射线宽,并且将LD输出锁定在非线性晶体无源谐振腔
的共振频率上。利用LD发射谱能够很好地与Nd3+、Cr3+等激活离子的吸收带相匹配,可以通过倍频、
和频等方法来得到高转换效率的蓝色激光输出。
目前,,是由德国的Czeranowsky采用BiBO内腔倍频
Nd:YAG晶体获得的。1999年,中科院长春光机所在国内首先报道了LD端面泵浦Nd:YAG晶体,LBO腔内倍
频得到473nm蓝光,这也是国际上首次报道采用临界位相匹配LBO晶体实现946nm→473nm的倍频。经过
优化,用2W的单管LD泵浦获得了大于120mW的蓝光输出,
蓝光输出,腔内加入石英全波片还实现了低噪声和单纵模稳定运转。而由中科院物理所许祖彦院士领
导的课题组在高功率可调谐蓝光激光输出研究中取得了重要进展,,蓝光波长可在
455-492nm之间调谐。
二、蓝光激光器的理论和实验研究
1、半导体材料直接发射蓝光
早在1990年,人们便开始了对半导体材料ZnSe的研究。1996 年日本索尼公司采用单量子阱激活
层分别限制双异质结结构在常温下实现了515nm 的蓝光发射, 输出功率1mW , 连续工作了100小时。
然而在生长过程中PN 结内形成的缺陷使其寿命难以大幅度提高,距离商品化的10000小时的目标相
距甚远。推进半导体蓝光二极管商品化进程最有贡献的是日本的日亚(Nichia) 化学工业公司, 该公
司在1997 年采用MOCVD 技术利用GaN材料,在15%失配的石英基底上生长出了InCaN 多量子阱结构的
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蓝光LD。该蓝光LD 的寿命达到了1000h。目前,日本的日亚公司和美国的相干公司均推出了
输出功率为5mW 的产品封装的蓝光LD。2000年4月,索尼和